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国内外遥感卫星发展现状

2011-12-07 5页 pdf 2MB 227阅读

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国内外遥感卫星发展现状 第 �� 卷第 � 期 � � !∀ 年 � 月 航 天 返 回 与 遥 感 �� � � � � � � � � !� � � � � � � � � � � � � � ! ∀ 国内外遥感卫星发展现状 顾先冰 司群英 �北京空间机电研究所 , �〕� �� � � 摘要 文章叙述 了遥感卫星的发展背景以及在实际应用 中的重要意义 , 并就 气象卫星 、资 源卫星 、海洋卫星等几种典型的遥感卫星详细介绍 了国内外发展现状 。 关键词 遥感卫星 小卫星 商业化 � 引言 随着航天活动的展开 , 对地球观测和...
国内外遥感卫星发展现状
第 �� 卷第 � 期 � � !∀ 年 � 月 航 天 返 回 与 遥 感 �� � � � � � � � � !� � � � � � � � � � � � � � ! ∀ 国内外遥感卫星发展现状 顾先冰 司群英 �北京空间机电研究所 , �〕� �� � � 摘要 文章叙述 了遥感卫星的发展背景以及在实际应用 中的重要意义 , 并就 气象卫星 、资 源卫星 、海洋卫星等几种典型的遥感卫星详细介绍 了国内外发展现状 。 关键词 遥感卫星 小卫星 商业化 � 引言 随着航天活动的展开 , 对地球观测和研究 已由单一的 、互不相关的基础科学研究发展成为 空间多层次 、多学科和多种参数的综合研究 。 在空间遥感信息的获取技术方面正 日趋完善 , 一 个立体 、多角度 、全方位 、全天候的对地观测 网正在形成 。 全世界正在开发 、发射和运行几千颗 轨道卫星以及相应 的地面应用设施 , 其应用领域包括遥感 、 科学研究 、全球研究 、 航海和定位 、 环境监测 、 灾害监测及网络化通讯等 。 在今后 巧 年左右 , 约有 ��� 颗新地球观测卫星发射升 空 。 地球观测卫星和 ��� 遥感系统 、 全球定位系统和地理信息系统 �将组成一个集成化的技术 系统 , 它们正在改变着人们的生活方式 , 它们对人类的贡献将是无法估量的 。 卫星遥感 已成为国家制定环境保护 、资源开发和利用中必不可少的技术支持 ,广泛应 用于经济社会 的诸多领域 。 它具有可重复覆盖 、 连续观测 、 视点高 、 视域广 、 获取数据快 的特 点 。 目前 , 遥感卫星已发展成为拥有气象 、资源 、雷达 、海洋卫星等系列卫星的观测系统 。 本文 从气象卫星 、 资源卫星 、 海洋卫星等方面阐述美 国 、 俄罗斯 、 日本 以及我国遥感卫星的发展状 况 。 � 气象卫星 随着航天技术的不断发展 , 气象卫星 自问世以来的 �� 年间也有 了巨大的进步 。 人类通过 对地球大气层观测所得到的各种参数 , 使我们对地球的认识程度也达到了空前的高度 。 目前在轨工作的气象卫星有极轨和静止轨道两大类 , 美国在这一领域内一直处于世界领 先地位 。早在 �� 世纪 �� 年代初期 , 美国就已发射了 �� 颗试验型极轨气象卫星 。如今在轨运行 使用的是 ���� � �� ����� 年 � 月发射� , 星上装有 �� 种遥感器 � �� � � � 、 � ��� 、 ��� 、 ��� 、 � � � � 、 �� �� � � 、 �� � 、 ��� � 、 �� �� 、 �� �� 。 该卫星主要应用于气象 、农林 、环境监测 、 气候 、 物理海洋 学 、火 山喷发监测 、冰雪覆盖 、臭氧研究 、太阳辐射通量分析 、生命援救 、空间环境等方面 。 现在 美 国着 手研制下 一代 极轨气象卫星 系统 , 该 系统名 为 “ 国家 极轨 业务 环 境卫 星 系统 ” ������� � , 它将从上把美国的军用和民用业务卫星系统合二为一 , 同时为军 、 民提供高质 量的气象与环境数据 。 欧空局气象卫星中的极轨气象卫星与美国的 �� � 卫星配合是全球观 测系统 �� ��� 的组成部分 , 可长期提供遥感数据 , 其星载设备与 �� �� � ��� � 的设备基本相 收稿日期 � � �� 冷一� �一�� 航 天 返 回 与 遥 感 �����年 � 月 同 。 俄罗斯 “流星 ” 系列极轨卫星 �� �� �� � �类似于美 国的极轨卫星 , 自 �� �� 年发射第一颗卫星 ��� �� �� 卫星后一直保持有 � 一 � 颗气象卫星在空间轨道上工作 , 覆盖 ���� �� 幅宽 , 从而提供 气象数据 。 中国是较早使用卫星资料的国家之一 , 已于 �� � � 年和 ���� 年先后成功发射了 � 颗 自行 研制的极轨气象卫星风云一�� 和风云一 �� �� 一�� 和 ��� �� �。 它们的后续星 ��� � ��� 也于 �� �� 年 � 月 �� 日升空 。 ��甲 �� 星主要载荷为 � 台 �� 通道 的扫描辐射仪 。 它与 ���� �� 和 �� � �� 相比 在观测资料存储时间 、 存储模式等方面都有 了很大的改进 � 另外星载扫描辐射仪的通道数 由 � 个增加到 �� 个 , 其中包括了美国 � ��� 卫星和 �� !�� � 的主要通道 , 并将数据量化位数由 � �� 提高到 �� �� � , 获取的信息量大幅度增加 , 可以在灾害监测和环境遥感中发挥 巨大的作用 。 与极轨气象卫星不同的静止轨道卫星的最大特点是可以对观测 区域实施频率的观测 , 特 别适合于监测生命史较短而危害又很大的强对流灾害性天气系统的发生与发展 。 美国已研制 并发射第二代静止轨道气象卫星 � � �一� , �� �� 一, � �� �一 。新一代的 ���� 卫星采用三轴稳定 , 可使卫星俯视观测 。 俄罗斯首颗静止轨道气象卫星 �� �� � ��� � � �� 定点于 �� �� 赤道上空 , 三轴稳定 , 其遥 感器包括可见光 � 红外电视扫描仪 。 日本也于 ��� � 年发射了 � ��一� 静止轨道气象卫星 , 主要遥 感器有可见光 � 红外扫描仪 , 自旋运动从东� 西向扫描地球 面 , 并通过扫描反射镜的步进运 动进行南月匕向扫瞄 。 中国已经研制出第一颗静止轨道气象卫星 ��� �� , 定点于 �� �� � 的赤道上空 , 卫星姿态是 自旋稳定 。 星上装有扫瞄辐射仪 、数传与云 图广播转发器 、数据收集转发器和空间环境监测器 等。 随着气象卫星技术的发展和卫星资料应用领域的不断拓宽 , 气象卫星的作用和潜力在未 来必将会得到进一步的认识 , 气象卫星将在今后 的发展上在如下方面得到进一步完善 �增加对 云雪的判识能力 � 改善对植被和气溶胶等的探测功能 � 能垂直探测大气温度和湿度 � 陆地和海 洋上的降水以及探测冰雪和土壤温度等 。 作为对地球大气 、海洋及生态环境的有效监测工具 , 气象卫星正在发挥着巨大作用 。 � 资源卫星 �� 世纪 �� 年代初期 , 人类开始发射地球资源卫星 。 第一代试验型地球资源卫星是美国在 气象卫星的基础上研制出来 的 , 即陆地卫星一 � 、 � 、 ���� !�� �� �、 � 、� �。 在 �� 年代初期又研制 出第一代实用型地球资源卫星 , 即陆地卫星一� 、 � , 现已拥有第三代资源卫星 , 即陆地卫星一� 、 � 。 第三代卫星在原来的基础上有了很大的改进 。 星上装有中分辨率光谱仪 ����� � � , 幅宽达 ��� � �� , 能 � 天覆盖全球一次 , 从可见光 、近红外 、短波红外到热红外共 �� 个谱段 , 分辨率为 � �� 。另外有 � 个 � �� � 分辨率的可见光 � 近红外谱段和 � 个 ��� �� 分辨率的可见光到短波红外 谱段 。 它既保持了数据的连续性 , 又能提供独特的数据 。 俄罗斯先后发射 了资源一�、资源一� 系列卫星 , 前者为胶卷回收型卫星 , 后者为传输型遥 感卫星 ,类似于美国的 “陆地卫星 ” 。 �� 世纪 �� 年代初 , 俄罗斯又发射了新型遥感卫星钻石一� �� ��� 一�� ,其主要特点是装有合成雷达孔径 ��� �� , � 波段 �� � 分辨率 巧 一 �� � , 幅宽 � � �� � �� ,轨道高度 � � � � � 巧 �� ,倾角 � �� 。 俄罗斯即将发射 �� �� 一� , 它装有 � 波段和 � 波段 � 台 第 �� 卷第 � 期 航 天 返 回 与 遥 感 �� � ��� �� �� , �� �� �� 。 另外还装有光学立体成像仪等其它设备 。 日本根据 目前应用的需要和未来市场的发展 , 开发应用更高分辨率和立体的遥感数据 。 星上主要 的遥感器有 �全色遥感立体测绘仪 , 可见光和近红外辐射计 ��� �� �� , 相控阵型 � 波 段合成雷达孔径 ���此��� 。 该星于 ��� � 年发射 , 它将在测绘和减灾应用方面发挥重要作 用 。 中国于 ���� 年 �� 月成功发射了中国和 巴西合作研制的第一颗 中巴地球资源卫星 , 即资 源一�� 其技术特性见表 � �。 它收集到的第一批遥感数据图像优 良 , 从而开创了我国航天遥感 资源的新纪元 。 发展资源卫星将能更有效地利用其遥感勘测地球资源 、监测地球环境的数据 , 克服 自然界 恶劣环境的限制 , 并且可持续地获取数据 , 做到动态监测 , 为国民经济的发展作出更大 的贡 献 。 表 � �� �� � �技术特性 质质量量 � �� � ���� 星星体尺寸寸 � � � � � � � � � � � ��� 太太阳阵阵 � � � � � � � ��� 轨轨道道 太阳同步轨道 � � � � � , �� � �� 重重访周期期 � �天天 有有效载荷荷 �� �相机 � �� �� 多光谱扫描仪 � �� 相机机 卫卫星应用用 提供分辨率为� � � 的遥感图像像 � 海洋卫星 从 �� 世纪 �� 年代开始 , 美国就已研究并利用卫星观测海洋 , 监视海军 。 随着 �� � � 年海洋 卫星一 ����� ��� � ��的发射 ,标志着海洋卫星开始走 向系统的专业化发展道路 。 目前 , 美国在轨 运行 的海洋卫星 �� ��� 刃���� � � � 是与法国合作的高度计卫星 。 其主要任务是高精度测量海 面高度 , 进行海面地形测绘 , 进而结合海洋动力学理论研究大尺度海洋环流及其与大气和气候 的关系 , 研究海洋潮汐测量浪高和风速等 。 其主要技术特性见表 �� 表 � 功�� �用� ��� �� 主要技术特性 发发射质量量 �� � ���� 寿寿命命 � 一 �年�携带供 � �年的足够燃料��� 轨轨道道 非太阳同步轨道 圆形形 倾倾角角 � � ��� 高高度度 � � �� � � ��� 轨轨道周期期 � � �分� �秒秒 覆覆盖周期期 �天零�刘、时时 有有效载荷荷 � � , ���� � � �� �� �� � ��� � � �� 俄罗斯于 �� 世纪 �� 年代末发射了一批用于海洋和极区冰况观测的海洋卫星 , 称为海洋 航 天 返 回 与 遥 感 � � 汉�年 � 月 一�� 系列卫星 ��“�� 一�� � , 到 �� � � 年 � 月底共发射了 �� 颗 。这些卫星装有 � � 波段侧雷达 , 分 辨率 � , � �� , 幅宽 � �� �� � � ��一 和 ���一 两台可见光 � 红外扫描仪 , 光谱为 � � � 拼� 一 � � � 拜� , 分辨率 �� �� �� � � �� , 幅宽 ��� �� ���� �� �微波辐射计 , 幅宽 550 km 。 从 20 世纪 90 年代开始俄 罗期开始发射新型的 OK E A N 海洋系列卫星 , 其主要特点是光学遥感器分辨率提高了 , 可见光 的分辨率 25 一 Z oo m , 红外的分辨率 100 一 以x〕m 。 海洋卫星可以使我们对海洋资源进行更深一步了解 , 对 比海洋湖泊 、 河流的历年变化 , 研 究并了解它们的演化规律 ;为保护海洋资源 , 合理利用海洋资源和开发海洋资源提供科学的依 据 。 5 结语 从以上对 比各国遥感卫星发展现状可以看出 , 中国遥感卫星的发展虽取得瞩目的成就 , 但 与世界先进水平 的差距较大 。 目前 , 世界民用遥感卫星正朝着小型化 、商业化方 向发展 。 小型化可减少资金投人缩短设 计研制周期 ;商业化则可以把遥感卫星真正转换成为一种产业 , 为其实现良性循环提供必要条 遥感卫星小型化 目前 , 世界各国开始或正在研制小卫星 , 在不久的将来小卫星将出现 “遍地开花 ”的局面 。 O曰..1件 .一勺 由于小卫星的数字图像具有多谱段能力 、准实时传输 、 成像范 围大 、精度高 、 高频率重复成像 、 价格低廉 、实用化等多种优势 , 吸引了广大的商业用户 ,在未来的发展 中具有较强的竞争力 。 5 . 2 遥感卫星商业化 遥感技术在商业化的前景也很广阔 。 遥感技术的商业化是 以市场需求和商业利益为驱动 力的 。 一方面随着市场经济的发展 , 各行业用户已经注意到空间信息的重要性 , 新用户及潜在 市场不断出现 , 另一方面他们可用于制图 、建筑 、采矿 、城市规划 、土地利用 、农业调查等诸多领 域 。 遥感卫星图像进人市场将产生一些新的应用领域 , 如交通 、 新闻 、娱乐 、地籍管理 、保险业 等 。 可以预计 , 随着遥感卫星商业化程度的不断提高 , 遥感技术的工程实、际应用水平将大大提 高 , 会掀起遥感应用的又一次高潮 。 参 考 文 献 郭陆军 , 郭枫 .覆盖我国的气象卫星系统及其应用 安源 .俄罗斯遥感卫星 . 国际太空 .1999(4):17 刘聚海 .国外土地资源应用现状与发展 .卫星应用 国际太空 .19 99 (9 ) :9 199 9 ;7 (4 ) :34 第 21 卷第 2期 航 天 返 回 与 遥 感 D E V E L O P M E N T S T A T U S O F R E M O T E S E N S I N G S A T E L L IT E S I N C H I N A A N D O V E R S E A S Gu X ian b in g 5 1 Q un y in g (B eij i飞 In stitu te of Spaee M ac hine & E leetti eity , B e ij i嗯 l仪刃7 6 ) A bs tr a ct Th e p ape r stat e s th e d ev elo Pm en t bac k gro un d o f remo te sen sin g satellite s an d th e iln- 卯rtan ee of ap Pl ieation remo te se nsi嗯 . It int获心ue es th e d evel叩me nt statu s Of some ty pe s of re mo tesensing sat ellite s in Ch in a and overse as , wh i e h i n e l u de me te o ro l o gi e s at e ll i te s , re s o u rc e s s a t e l l i t e s , s e a s a te l l i te s e t al . K ey W 0 r d s R emo t e s en s i n g S m a l l s ate ll i t e C omme rc i al i z a ti o n ( 上接第 28 页 ) I N T R O D U C T I O N O F O R B V I E W S A T E L L I T E S Z h a o Q iuy an (B eijing In stituete of Spac e M ac hine & E leetri eity , B e ij i嗯 l(xx〕7 6 ) A b str ac t Th e P ape r in tro du e es e ha犯teri sties P arame te rs of O th view satellite s d eve lo Pe d by o 卜 b illla g e C o卿rat ion , O th v i e w s e ri e s i n e l u d e s fo u r s a t e l l i t e s : O th v i e w- l , O th v i e w 一2 , O rh v i e w 一3 an d o 击eiew 一4 s at e ll i te , th e fo rme r t w o h a v e b e e n l a un e h e d i n 1 9 9 5 an d 1 9 9 7 , th e o th e r 加0 wi ll be launc hed in 20(刀. K ey W 心r ds R emo te sens i嗯 satell ite O th view satell ite s
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